低温胁迫下一氧化氮信号系统调控黄瓜光合碳同化机理研究

新疆依托其独特光热资源优势，近几年设施园艺得到迅猛发展，但低温逆境始终是其发展的主要限制因子之一。NO(一氧化氮)在调控植物生长发育和对环境因子的胁迫响应过程中起重要作用。本项目以低温敏感性作物黄瓜为材料，结合设施逆境因子低温，研究.NO与cGMP、Ca2+、ROS信号分子对低温胁迫的响应及NO信号转导调控光合碳同化在提高植物抗冷性中的作用。重点揭示低温下NO与cGMP、Ca2+、ROS信号分子交叉互作及NO信号系统与植物激素（ABA和PA等）相互应答在调控光合碳同化提高植物抗低温胁迫中的信号转导通路和抗性机理。研究有望建立新的NO信号转导交互网络参与植物抗逆性，为提高蔬菜抗性及产量建立新思路和新途径。

新疆依托其光热资源优势，近些年设施园艺得到迅猛发展，但低温逆境始终是限制其发展的主要因子之一。.本项目重点研究内容：1、低温环境下一氧化氮（NO）与其它信号分子动态变化及其关系，2、低温环境下NO与其它信号分子交叉互作调控光合碳同化与抗冷性机理，3、NO信号系统与植物激素参与光合碳同化和抗冷性的关系。. 取得的成果：1、与对照相比，低温前预处理NO供体SNP仅显著提高了ΦPSⅡ、POD和APX活性，但低温后24h，SNP处理提高了ΦPSⅡ、Fv/Fm、qP、NPQ和抗氧化酶活性及光化学反应P部分的份额，减少了非光化学耗散Ex部分，改善光能分配不平衡，这种趋势延续到48h，而NO抑制剂和清除剂能够阻断SNP作用效果；2、低温下（10℃/6℃）2h到48h对照黄瓜叶片产生H2O2、O2.-和NO信号分子，外源喷施NO供体SNP比对照产生更多的H2O2、O2.-和NO，NO抑制剂和清除剂、活性氧（ROS）抑制剂和清除剂降低了SNP效果，ROS作为信号分子在NO诱导黄瓜耐冷性中可能位于NO下游；3、低温下与对照相比，外源喷施SNP提高黄瓜叶片光化学效率、Rubisco活性，上调光合卡尔文循环相关基因RCA、rbcS、FBPase、SBPase 、RPE、FBP-aldolase、PGK表达，而NO抑制剂消弱了SNP效果；4、低温下与对照相比，黄瓜喷施SNP促进蔗糖、还原糖、葡萄糖和果糖含量的积累，提高了蔗糖磷酸合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（SS）和酸性转化酶（AI）等关键酶活性，上调碳水化合物代谢相关基因SUS、SUS2、SUS4、SPS1、SPS2 、SUT2、SUT4的表达，而NO抑制剂阻碍SNP效果；5、低温下与对照相比，SNP处理提高黄瓜叶片ASA-GSH循环中GR、DHAR和MDAR酶活性，促进ASA、GSH含量积累，降低GSSG和DHA含量，调节ASA/DHA和GSH/GSSG比值，提高NADPH和NADP+活力，NO抑制剂和清除剂、ROS抑制剂和清除剂降低了SNP作用效果；6、Ca2+离子信号供体氯化钙与SNP混合施用比SNP单独施用更能增强黄瓜叶片的耐冷性。这些研究结果表明NO信号系统通过调控黄瓜光合碳同化提高植物耐冷性。